KR20150063100A - A gas circulation loop for a laser discharge tube - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 공급관(a) 및 가스 배기관(c)을 포함하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프에 관한 것으로서, 여기서 상기 가스 공급관(a) 및/또는 상기 가스 배기관(c)은 상기 레이저 방전 튜브(b)의 길이방향으로 가늘고 길며, 상기 레이저 방전 튜브(b)의 적어도 일부에 걸쳐, 조절된 횡방향 가스 입구와 출구 각각에 맞도록 구성된 입구 흐름 분배기 및 출구 흐름 분배기 각각에 의해 상기 레이저 방전 튜브(b)에 연결되고, 그리고 여기서 상기 입구 흐름 분배기 및/또는 상기 출구 흐름 분배기는 복수의 각 입구 채널들 또는 출구 채널들을 포함하고, 상기 가스 공급관(a)의 직경과 상기 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 상기 가스 배기관(c)의 직경과 상기 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 이러한 가스 순환 루프를 포함하는 레이저 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas circulation loop for a laser discharge tube comprising a gas supply pipe (a) and a gas discharge pipe (c), wherein the gas supply pipe (a) and / or the gas discharge pipe (c) b) of the laser discharge tube (b) is elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube (b) and is adapted to fit into each of the regulated lateral gas inlet and outlet through at least a portion of the laser discharge tube b), wherein the inlet flow distributor and / or the outlet flow distributor comprises a plurality of respective inlet channels or outlet channels, the ratio between the diameter of the gas supply pipe (a) and the diameter of the inlet channels, And / or the ratio between the diameter of the gas exhaust pipe (c) and the diameter of the outlet channels is at least two. The present invention also relates to a laser apparatus including such a gas circulation loop.
Description
본 발명은 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프, 및 이러한 가스 순환 루프를 포함하는 레이저 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas circulation loop for a laser discharge tube, and to a laser apparatus including such a gas circulation loop.
펄스 고압 방전 여기 가스 레이저(pulsed high pressure discharge pumped gas lasers), 예를 들어 엑시머 레이저(excimer lasers) 또는 TEA(transversely-excited atmospheric) CO2 레이저는 안정되고 균일한 조사 빔을 얻기 위해 각 펄스 사이의 방전 영역에서 가스를 냉각 및 재생시키기 위한 가스 순환 루프를 필요로 한다. Pulsed high pressure discharge pumped gas lasers, such as excimer lasers or transversely-excited atmospheric (CO 2 ) CO 2 lasers, are used to generate stable and uniform illumination beams, A gas circulation loop is required to cool and regenerate the gas in the discharge region.
일 예가 프랑스 공개특허 FR 2718894 A1에서 보여지며, 여기에는 방전 영역을 따라서 장착된 가스 순환 루프가 설명되어 있다(도 1 참조). 이 구조의 결점은, 가스가 방전 튜브의 축방향으로 재생되기 때문에 방전 영역의 전체 길이에 따른 가스의 균질성이 보장될 수 없다는 점이다. One example is shown in French patent FR 2718894 A1, which describes a gas circulation loop mounted along the discharge area (see FIG. 1). The drawback of this structure is that the homogeneity of the gas along the entire length of the discharge region can not be ensured since the gas is regenerated in the axial direction of the discharge tube.
더욱이, 방전 튜브의 전체 길이에 걸친 축방향에서의 가스 재생이 고-펄스율에서 작동하는 경우 충분히 빠르지 않게 일어난다. Moreover, gas regeneration in the axial direction over the entire length of the discharge tube occurs not sufficiently fast when operating at a high-pulse rate.
상기한 문제를 완화시키는 가스 순환 루프의 또 하나의 예가 도 2에 도시된다. 이 잘 알려진 형태의 가스 순환 루프는 방전 영역에 대하여 횡방향으로 가스를 재생시키는 윈드 터널(wind tunnel)형 순환 루프이다. Another example of a gas circulation loop that alleviates the above problem is shown in Fig. This well-known type of gas circulation loop is a wind tunnel type circulation loop that regenerates gas in the lateral direction with respect to the discharge region.
윈드 터널형 순환 루프의 단점은 요구되는 가스 유속 및 가스 흐름 균질성을 얻기 위해 공기역학적 윈드 터널들의 전통적인 설계 기준들을 사용하기 때문에 순환 루프가 다소 큰 사이즈를 가질 수 있다는 점이다. 특히, 최대 2m×0.1×0.1m의 방전 튜브 부피들에 대해 그것을 사용할 경우, 설계 기준들에 따르면 산업 환경과의 불일치가 문제가 될 수 있을 정도의 매우 큰 사이즈가 될 수 있다. A disadvantage of the wind tunnel type circulation loop is that the circulation loop can have a rather large size because it uses conventional design criteria of aerodynamic wind tunnels to obtain the required gas flow rate and gas flow homogeneity. In particular, when using it for discharge tube volumes of up to 2 m x 0.1 x 0.1 m, according to design criteria, it can be a very large size such that discrepancies with the industrial environment may be a problem.
횡방향으로 가스를 재생하며 방전 영역의 전체 길이를 따른 가스의 균질성을 개선하도록 설계된 또 하나의 보다 소형의 가스 순환 루프가 이미 독일특허 DE 199 36 955호에 개시되어 있다. 그것은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 긴 가스 공급관 및 가스 배기관을 포함하고, 다수의 각 입구 채널들 및 출구 채널들을 포함한다. 그러나, 이 구조에서의 가스의 균질 재생(homogeneous renewal)은, 특히 고 펄스율(high pulse rates)이 아닌 경우에는 여전히 만족스럽지 못하다. Another smaller gas circulation loop designed to regenerate the gas in the transverse direction and to improve the homogeneity of the gas along the entire length of the discharge area is already disclosed in German patent DE 199 36 955. It includes a longitudinally elongated gas delivery tube and a gas exhaust tube of a laser discharge tube, and includes a plurality of respective inlet channels and outlet channels. However, the homogeneous renewal of the gas in this structure is still unsatisfactory, especially when it is not at high pulse rates.
상기한 결점들을 고려하면, 본 발명의 목적은 방전 영역의 전체 길이를 따라서 가스의 균질성을 보다 더 개선시키는 가스 순환 루프를 제공하는 것이다. In view of the above drawbacks, it is an object of the present invention to provide a gas circulation loop that further improves the homogeneity of the gas along the entire length of the discharge region.
또 하나의 목적은 고 펄스율에서 작동하기에 충분히 빠른 가스 갱신을 가능하게 하는 가스 순환 루프를 제공하는 것이다. Another goal is to provide a gas circulation loop that allows gas updates that are fast enough to operate at high pulse rates.
또한, 본 발명의 목적은 산업 환경에서 사용할 수 있는 크기로서, 심지어 매우 큰 방전 튜브와 결합하여 사용할 수 있는 크기로서 수용될 수 있는 소형 가스 순환 루프를 제공하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide a small gas circulation loop that can be accommodated in a size that is usable in an industrial environment and can even be used in combination with a very large discharge tube.
본 발명은 가스 공급관 및 가스 배기관을 포함하고, 상기 가스 공급관 및/또는 가스 배기관은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길며, 레이저 방전 튜브의 적어도 일부에 걸쳐, 조절된 횡방향 가스 입구와 출구 각각에 맞도록 구성된 입구 흐름 분배기와 출구 흐름 분배기 각각에 의해 레이저 방전 튜브에 연결되고, 상기 입구 흐름 분배기 및/또는 출구 흐름 분배기는 복수의 각 입구 채널들 또는 출구 채널들을 포함하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프에 관한 것으로서, 상기 가스 공급관의 직경과 상기 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 상기 가스 배기관의 직경과 상기 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2인 것을 특징으로 한다. The gas discharge tube and / or the gas exhaust tube are elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube and extend over at least a part of the laser discharge tube at each of the regulated lateral gas inlet and outlet Wherein the inlet flow distributor and / or the outlet flow distributor is connected to the laser discharge tube by an appropriately configured inlet flow distributor and an outlet flow distributor, respectively, wherein the inlet flow distributor and / or the outlet flow distributor comprises a gas circulation loop Wherein the ratio between the diameter of the gas supply pipe and the diameter of the inlet channels and / or the ratio between the diameter of the gas exhaust pipe and the diameter of the outlet channels is at least two.
바람직한 실시예에서, 가스 공급관과 가스 배기관 둘 다는 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길며, 복수의 각 입구 채널들 또는 출구 채널들을 포함하는 입구 흐름 분배기와 출구 흐름 분배기 각각에 의해 레이저 방전 튜브에 연결되고, 상기 가스 공급관의 직경과 상기 입구 채널들의 직경 간의 비, 및 상기 가스 배기관의 직경과 상기 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2인 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment, both the gas supply line and the gas discharge line are elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube and connected to the laser discharge tube by an inlet flow distributor and an outlet flow distributor, respectively, including a plurality of respective inlet channels or outlet channels The ratio between the diameter of the gas supply pipe and the diameter of the inlet channels and the ratio between the diameter of the gas exhaust pipe and the diameter of the outlet channels is at least two.
또한, 본 발명은 이러한 가스 순환 루프를 포함하는 레이저 장치에 관한 것이다. The present invention also relates to a laser apparatus including such a gas circulation loop.
본 발명에 따르면, 방전 영역의 전체 길이를 따라 가스의 균질성을 더욱 개선하고 고 펄스율에서도 빠른 가스 갱신이 가능한 가스 순환 루프가 제공되며, 또한 산업 환경에서 사용하기에 적합할 뿐만 아니라 매우 큰 방전 튜브와 결합하여 사용하기에도 적합한 소형 크기의 가스 순환 루프가 제공된다. According to the present invention, there is provided a gas circulation loop capable of further improving gas homogeneity along the entire length of the discharge region and capable of rapid gas renewal even at a high pulse rate, and is also suitable for use in industrial environments, A gas circulation loop of a small size suitable for use in combination with the gas circulation loop is provided.
도 1은 종래 가스 순환 루프의 상태에 관한 일 예를 도시한다.
도 2는 종래 가스 순환 루프의 상태에 관한 또 하나의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 순환 루프의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 가스 순환 루프의 또 하나의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 순환 루프의 일 실시예에 관한 상세도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 순환 루프의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 7은 횡방향으로 연속하여 위치한 서로 다른 투명도의 다수의 그리드들을 포함하는 본 발명에 따른 일 실시예의 가스 순환 루프의 단면을 개략적으로 도시한다. 1 shows an example of the state of a conventional gas circulation loop.
Fig. 2 shows another example of the state of the conventional gas circulation loop.
Figure 3 schematically shows a first embodiment of a gas circulation loop according to the invention.
Figure 4 schematically shows another embodiment of a gas circulation loop according to the invention.
5 schematically shows a detailed view of an embodiment of a gas circulation loop according to the present invention.
Figure 6 shows a preferred embodiment of a gas circulation loop according to the invention.
Figure 7 schematically shows a cross-section of a gas circulation loop of an embodiment according to the present invention, comprising a plurality of grids of different transparency located in succession in a transverse direction.
제1 실시예에서, 가스 공급관 및 가스 배기관을 포함하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프가 제공되고, 여기서 상기 가스 공급관 및/또는 상기 가스 배기관은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길며, 레이저 방전 튜브의 적어도 일부에 걸쳐, 조절된 횡방향 가스 입구와 출구 각각에 맞도록 구성된 입구 흐름 분배기와 출구 흐름 분배기 각각에 의해 레이저 방전 튜브에 연결되며, 또한 여기서 상기 입구 흐름 분배기 및/또는 상기 출구 흐름 분배기는 복수의 각 입구 채널들 또는 출구 채널들을 포함하고, 상기 가스 공급관의 직경과 상기 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 상기 가스 배기관의 직경과 상기 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2인 것을 특징으로 한다. In the first embodiment, there is provided a gas circulation loop for a laser discharge tube including a gas supply tube and a gas exhaust tube, wherein the gas supply tube and / or the gas discharge tube are elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube, Wherein the inlet flow distributor and / or the outlet flow distributor are connected to the laser discharge tube by at least a portion of an inlet flow distributor and an outlet flow distributor, respectively, configured to fit into the regulated lateral gas inlet and outlet, Characterized in that the ratio between the diameter of the gas supply pipe and the diameter of the inlet channels and / or the ratio between the diameter of the gas exhaust pipe and the diameter of the outlet channels is at least two .
놀랍게도, 가스 공급관의 직경과 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 가스 배기관의 직경과 출구 채널들의 직경 간의 비를 적어도 2가 되게 함으로써, 본 발명에 따른 소형 가스 순환 루프에 의해 횡방향 가스 흐름의 균질성과 순환 루프에서의 압력 강하 간에 균형(tradeoff)을 적절히 제어할 수 있음을 알게 되었다. 실제로, 이 비가 2보다 작을 경우, 충분한 양의 가스를 순환시키는데 필요한 블로워(blower)의 전력, 순환 루프의 배기측에서 발생된 압력 강하, 및 레이저 방전 튜브의 전체 길이에 걸친 가스 흐름의 균질성 간에 적절한 균형을 찾는 것이 더 쉽지 않을 수 있다. 특히, 0,5 내지 10J/cm2의 에너지 밀도의 전형적으로 1 내지 10cm2의 투사 광점(projected beam spot)을 갖는 60cm2 초과, 80cm2 초과, 바람직하게는 100cm2의 넓은 면적 출력 빔을 생성하는, 예를 들어 최대 2m×0.1×0.1m의 레이저 방전 튜브들에 있어서, 이러한 적절한 균형은 매우 중요하다. Surprisingly, by making the ratio between the diameter of the gas supply pipe and the diameter of the inlet channels and / or the ratio between the diameter of the gas exhaust pipe and the diameter of the outlet channels at least 2, the small gas circulation loop according to the invention allows It has been found that the tradeoff between homogeneity and pressure drop in the circulation loop can be properly controlled. In fact, when this ratio is less than 2, it is desirable to make a suitable choice between the power of the blower required to circulate a sufficient amount of gas, the pressure drop occurring on the exhaust side of the circulation loop, and the homogeneity of the gas flow over the entire length of the laser discharge tube It may not be easier to find the balance. In particular, 60cm 2 having 0.5 to projected points of light (projected beam spot) of typically from 1 to 10cm 2 of the energy density of 10J / cm 2 Over, 80 cm 2 For laser discharge tubes of, for example, up to 2 m x 0.1 x 0.1 m, which produce a large area output beam of more than 100 cm 2 , this proper balance is very important.
본 발명에 따른 가스 순환 루프의 또 하나의 장점은, 가스가 넓은 부분에 걸쳐, 바람직하게는 방전 영역의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 동시에 방전 영역으로 들어간다는 점이다. 이것은 다른 구조들보다 더 빠른 가스 재생이 일어나게 하고, 그로 인해 최대 50헤르츠(Hz), 또는 심지어 최대 100헤르츠(Hz)의 고 펄스율(또한 반복율(repetition rates)로 지칭됨)에서 작동하기에 충분히 빠른 가스 재생이 가능하게 된다. A further advantage of the gas circulation loop according to the invention is that the gas enters the discharge area simultaneously over a large part, preferably over substantially the entire length of the discharge area. This causes gas regeneration to occur faster than other structures and is therefore sufficient to operate at high pulse rates (also referred to as repetition rates) of up to 50 hertz (Hz), or even up to 100 hertz (Hz) Thereby enabling fast gas regeneration.
특히 도 3에 도시된 또 다른 장점은, 본 발명에 따른 가스 순환 루프가 종래의 구조들에 비해 더욱 소형일 수 있다는 점이다. 가스 공급관은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길기 때문에, 그것은 레이저 방전 튜브에 매우 근접하여 위치할 수 있다. Another advantage, particularly shown in Fig. 3, is that the gas circulation loop according to the invention can be smaller in size than conventional structures. Since the gas supply tube is slender and long in the longitudinal direction of the laser discharge tube, it can be located very close to the laser discharge tube.
바람직하게는, 또한 가스 배기관(c)은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길 수 있으며, 따라서 가스 배기관은 방전 튜브(b)에 매우 근접하여 위치할 수 있고 또한 순환 루프도 보다 더 소형으로 만들 수 있다. Preferably, the gas exhaust pipe (c) can also be elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube, so that the gas exhaust pipe can be positioned very close to the discharge tube (b) have.
바람직한 실시예에서, 가스 배기관은 가스가 레이저 방전 튜브의 횡방향으로 상기 레이저 방전 튜브를 이탈하도록 구성된다(도 3 및 도 4의 화살표 (b) 내지 (c) 참조). 이것은 심지어 방전 영역의 전체 길이를 따라서, 방전 영역에서의 가스의 균질성을 개선할 수 있다. 바람직하게는, 가스 배기관은 실질적으로 방전 영역의 전체 길이에 걸쳐 가늘고 길다. In a preferred embodiment, the gas exhaust tube is configured such that the gas leaves the laser discharge tube in the transverse direction of the laser discharge tube (see arrows (b) to (c) in Figs. 3 and 4). This can even improve the homogeneity of the gas in the discharge region along the entire length of the discharge region. Preferably, the gas exhaust tube is substantially elongated over the entire length of the discharge region.
또한, 가스 배기관을 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 길게 하고, 가스가 레이저 방전 튜브의 횡방향으로 상기 레이저 방전 튜브를 이탈하도록 함으로써, 가스는 넓은 부분에 걸쳐, 바람직하게는 실질적으로 방전 영역의 전체 길이에 걸쳐 동시에 방전 영역을 이탈한다. 이것은, 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 가늘고 긴 가스 공급관과 결합하여, 훨씬 더 효율적이고 더 빠른 가스 재생을 가져올 수 있다. Further, by allowing the gas exhaust tube to be made elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube and letting the gas to leave the laser discharge tube in the lateral direction of the laser discharge tube, the gas is spread over a wide part, The discharge area is simultaneously released over the entire length. This can be combined with a long and slender gas supply tube in the longitudinal direction of the laser discharge tube, resulting in a much more efficient and faster gas regeneration.
본 발명에 따른 및 도 4 및 도 6에 도시된 바람직한 실시예에서, 가스 공급관(a)와 가스 배기관(c) 둘 다는 레이저 방전 튜브(b)의 길이방향으로 가늘고 길 수 있고, 방전 튜브 내 횡방향 가스 흐름을 유도하도록 구성될 수 있으며, 레이저 방전 튜브의 맞은 편들에 위치할 수 있다. In the preferred embodiment shown in Figs. 4 and 6 according to the present invention, both the gas supply pipe (a) and the gas discharge pipe (c) can be elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube (b) Directional gas flow and may be located on opposite sides of the laser discharge tube.
이로 인해 가스 순환 루프는 실질적으로 평평한 형태를 갖게 된다. 레이저 방전 튜브가 평평한 직사각형의 직육면체 형상(즉, 도 6에 도시된 바와 같은 평평한 가느다란 박스 형상)을 갖는 경우, 순환 루프는 방전 튜브와 동일 평면에 장착될 수 있으며, 이는 레이저 장비의 소형화와 조립의 용이성에 있어 유익할 수 있다. This results in the gas circulation loop having a substantially flat shape. If the laser discharge tube has a rectangular rectangular parallelepiped shape (i.e., a flat, slender box shape as shown in FIG. 6), the circulation loop can be mounted flush with the discharge tube, It may be beneficial in terms of ease of use.
본 발명에 따른 가스 순환 루프의 일 실시예에서, 가스 공급관은 레이저 방전 튜브의 적어도 일부에 걸쳐, 조절된 횡방향 가스 입구에 맞도록 구성된 입구 흐름 분배기에 의해 레이저 방전 튜브에 연결될 수 있다. In one embodiment of the gas circulation loop according to the present invention, the gas supply line may be connected to the laser discharge tube by an inlet flow distributor configured to fit the regulated lateral gas inlet over at least a portion of the laser discharge tube.
또 하나의 실시예에서, 바람직하게는 전술한 실시예와 조합하여, 가스 배기관은 레이저 방전 튜브의 적어도 일부에 걸쳐, 제어된 횡방향 가스 출구에 맞도록 구성된 흐름 분배기에 의해 레이저 방전 튜브에 연결될 수 있다. In another embodiment, preferably in combination with the above-described embodiment, the gas exhaust tube may be connected to the laser discharge tube by at least a portion of the laser discharge tube by a flow distributor configured to fit the controlled lateral gas outlet have.
이러한 입구 또는 출구 흐름 분배기는 가스를 분배, 혼합 또는 균질화하기 위한, 및/또는 가스의 유량 및 흐름 분포를 제어하기 위한 임의의 수단을 포함할 수 있다.Such an inlet or outlet flow distributor may include any means for distributing, mixing or homogenizing the gas, and / or for controlling the flow rate and flow distribution of the gas.
본 발명에 따른 및 도 5에 도시된 일 실시예에서, 입구 및/또는 출구 흐름 분배기는 복수의 각 입구 채널들(d) 또는 출구 채널들(d')을 포함할 수 있다. 이들 채널은 각각의 가스 공급관 또는 가스 배기관과 레이저 방전 튜브를 연결하는 특정한 길이 및 직경을 가진 소형 튜브들일 수 있다. In one embodiment according to the present invention and shown in Fig. 5, the inlet and / or outlet flow distributor may comprise a plurality of respective inlet channels d or outlet channels d '. These channels may be small tubes with specific lengths and diameters connecting each gas supply line or gas exhaust line with the laser discharge tube.
특히, 가스 공급관의 직경과 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 가스 배기관의 직경과 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 바람직하게는 적어도 4.5, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 5일 수 있다. In particular, the ratio between the diameter of the gas supply line and the diameter of the inlet channels and / or the ratio between the diameter of the gas exhaust line and the diameter of the outlet channels is at least 2, or at least 3, or at least 4, or preferably at least 4.5, It can be at least five.
입구 및 출구 채널들의 길이는 가스 공급관 직경의 0.25배 내지 2.5배, 바람직하게는 가스 공급관 직경의 0.5배 내지 1.5배 사이에서 다를 수 있다. The length of the inlet and outlet channels may vary between 0.25 and 2.5 times the diameter of the gas supply line, preferably between 0.5 and 1.5 times the gas supply line diameter.
대안적인 실시예들에서, 입구 및/또는 출구 채널들은 채널들에서의 가스 압력, 속도 또는 흐름에 영향을 주기 위해 블로워(blower)로부터 떨어진 거리에 따라 길이가 다를 수 있으며, 그 결과 가스 공급관 및/또는 배기관은 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 실제로 가늘고 길지만 레이저 방전 튜브와 실질적으로 평행하지 않을 수 있게 된다. In alternative embodiments, the inlet and / or outlet channels may vary in length depending on the distance away from the blower to affect gas pressure, velocity or flow in the channels, such that the gas supply line and / Or the exhaust tube may be substantially thin and long in the longitudinal direction of the laser discharge tube but not substantially parallel with the laser discharge tube.
각각의 가스 공급관 및 가스 배기관과 레이저 방전 튜브를 연결하는 입구 또는 출구 채널들의 수는 가스 순환 루프의 크기, 레이저 방전 튜브의 크기, 및 가스 공급관 및 배기관의 길이에 의해 결정된다. 예를 들면, 2m×0.1×0.1m의 방전 튜브 용적에 있어서는, 18개의 입구 채널들(및/또는 18개의 출구 채널들)은 방전 튜브의 길이에 걸쳐 점차적으로 나뉘어진다. The number of inlet or outlet channels connecting each of the gas supply pipes and the gas discharge pipe to the laser discharge tube is determined by the size of the gas circulation loop, the size of the laser discharge tube, and the length of the gas supply pipe and the exhaust pipe. For example, for a discharge tube volume of 2m x 0.1 x 0.1m, 18 inlet channels (and / or 18 exit channels) are progressively divided over the length of the discharge tube.
바람직하게는, 두 연속 채널들 사이의 공간은 대략 한 채널 직경일 수 있다. 실제로, 두 연속 채널 사이의 공간은 공급관로부터 방전 영역까지의 거리에 의해 결정될 수 있다. 어떠한 이론에 구애되지 않으면, 거리가 더 긴(입구 채널들이 더 긴) 경우, 가스 흐름을 충분히 확장시킬 만한 더 많은 여지와 시간이 있으며, 그 결과 두 연속 채널들 사이의 공간은 하나의 채널 직경을 초과할 수 있다. Preferably, the space between two successive channels may be approximately one channel diameter. In fact, the space between two consecutive channels can be determined by the distance from the supply pipe to the discharge region. Without wishing to be bound by any theory, there is more room and time to sufficiently extend the gas flow if the distances are longer (the inlet channels are longer), so that the space between the two consecutive channels has a single channel diameter Can be exceeded.
대안적인 실시예에서, 입구 채널들 또는 출구 채널들 또는 이들 모두는 예를 들면 세라믹 물질, 금속성 포말(metallic foam), 모세관 열경화성 폴리머(capillary thermosetting polymer) 또는 가스의 길이방향 분포 및 횡방향 균질성을 유도하기에 적합한 임의의 물질과 같은 다공성 또는 모세관 물질로 대체될 수 있다. In alternative embodiments, the inlet channels or outlet channels, or both, can induce longitudinal distribution and lateral homogeneity of, for example, ceramic materials, metallic foams, capillary thermosetting polymers or gases, May be replaced by a porous or capillary material such as any material suitable for the following.
본 발명에 따른 추가의 실시예에서, 전술한 실시예들 중 임의의 실시예와 선택적으로 조합하여, 입구 흐름 분배기는 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 연장된 그리드 조립체(grid assembly)를 포함한다. 이러한 그리드 조립체는 가스를 분배, 혼합 또는 균질화하는 것, 및/또는 가스의 유량 및 흐름 분포를 제어하는 것을 개선하는데 적합한 금속, 폴리머 등으로 만들어진 임의의 그리드(grid)와 같은 구조체를 포함할 수 있다. 이러한 그리드와 같은 구조체는 원하는 가스 분배, 혼합 또는 균질화 효과, 및/또는 원하는 유량 및 흐름 분포를 달성하기에 적합한 투명도를 가질 수 있다. In a further embodiment according to the present invention, optionally in combination with any of the embodiments described above, the inlet flow distributor comprises a grid assembly extending in the longitudinal direction of the laser discharge tube. Such grid assemblies may include structures such as grids made of metals, polymers, etc. suitable for distributing, mixing or homogenizing the gas, and / or improving the control of the flow rate and flow distribution of the gas . Such a grid-like structure may have a desired gas distribution, mixing or homogenizing effect, and / or transparency suitable to achieve a desired flow rate and flow distribution.
바람직한 실시예에서, 그리드 조립체는 도 7에 도시된 바와 같이 횡방향으로 연속하여 위치한 서로 다른 투명도의 다수의 그리드들(e, f)을 포함한다. In a preferred embodiment, the grid assembly comprises a plurality of grids (e, f) of different transparency located in a transverse direction as shown in Fig.
두 연속 그리드의 그리드 조립체는 높은 투명도를 가지는 제1 그리드(e) 및 낮은 투명도를 가지는 제2 그리드(f)를 포함할 수 있으며, 여기서 가스 흐름은 높은 투명도의 제1 그리드와 교차한다. 높은 투명도의 그리드는 적어도 50%, 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 70%, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 80%의 개방비를 가질 수 있는 반면, 낮은 투명도의 그리드는 50% 미만, 60% 미만, 바람직하게는 70% 미만의 개방비를 가질 수 있다. 예를 들어 높은 투명도의 그리드 및 낮은 투명도의 그리드의 투명도는 각각 83% 및 27%일 수 있다. The grid assembly of two successive grids may include a first grid (e) with high transparency and a second grid (f) with low transparency, wherein the gas flow intersects a first grid of high transparency. A grid of high transparency may have an open ratio of at least 50%, at least 60%, preferably at least 70%, and more preferably at least 80%, while a grid of low transparency may have an open ratio of less than 50%, less than 60% Preferably an open ratio of less than 70%. For example, the transparency of a high transparency grid and a low transparency grid may be 83% and 27%, respectively.
그리드 조립체는 가스 공급관과 레이저 방전 튜브 사이에 장착되거나, 또는 레이저 방전 튜브 내부에 장착될 수 있다. The grid assembly may be mounted between the gas supply tube and the laser discharge tube, or mounted inside the laser discharge tube.
가스 흐름 분배기가 입구 채널들을 포함하는 경우, 그리드 조립체는 하나 이상의 그리드들을 포함하는 하나의 조각(one piece)으로 형성될 수 있으며, 채널들의 출구와 레이저 방전 튜브 사이에 장착될 수 있다. 또한, 그것은 레이저 방전 튜브의 내부에 장착될 수도 있다. 대안적으로, 그리드 조립체는 또한 분할된 조립체 조각들로 형성될 수 있으며, 각각의 조각은 각 입구 채널에 장착된, 또는 각 채널과 레이저 방전 튜브 사이, 바람직하게는 각 채널의 출구에 장착된 하나 또는 복수의 그리드들을 포함한다. When the gas flow distributor comprises inlet channels, the grid assembly may be formed as one piece comprising one or more grids and may be mounted between the outlet of the channels and the laser discharge tube. It may also be mounted inside the laser discharge tube. Alternatively, the grid assembly may also be formed of divided assembly pieces, each piece being mounted to each inlet channel, or between each channel and a laser discharge tube, preferably one mounted at the outlet of each channel Or a plurality of grids.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 순환 루프는 가스 공급관과 가스 배기관을 연결하는 블로워(g)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 평면은 레이저 방전 튜브의 길이방향과 가스 공급관의 길이방향에 의해 정의된 평면에서 가스 공급관과 가스 배기관을 연결한다. 결과적으로, 이것은 실질적으로 평면 형태를 갖는 가스 순환 루프가 된다. 레이저 방전 튜브가 평평한 직사각형의 직육면체 형상(즉, 평평한 가느다란 박스 형상)을 갖는 경우, 블로워는 방전 튜브와 동일한 평면에 장착될 수 있으며, 이는 레이저 장비의 소형화와 조립의 용이성에 유익할 수 있다. Also, as shown in Fig. 6, the gas circulation loop according to the present invention may include a blower g for connecting the gas supply pipe and the gas exhaust pipe. Preferably, the plane connects the gas supply pipe and the gas exhaust pipe in a plane defined by the longitudinal direction of the laser discharge tube and the longitudinal direction of the gas supply pipe. As a result, this becomes a gas circulation loop having a substantially planar shape. If the laser discharge tube has a flat, rectangular rectangular parallelepiped shape (i.e., a flat, slender box shape), the blower may be mounted in the same plane as the discharge tube, which may benefit miniaturization and ease of assembly of the laser equipment.
횡방향 가스 흐름의 균질성과 순환 루프에서의 압력 강하 간에 균형을 적절히 제어하기 위하여, 블로워의 전력은 전체 순환 루프의 설계 변수들, 예를 들어 흐름 분배기들의 크기, 형상, 투명도의 적절한 선택에 기초하여 그리고 그러한 선택과 조합하여 구성 및 결정될 수 있다. In order to properly control the balance between the homogeneity of the transverse gas flow and the pressure drop in the circulation loop, the power of the blower is based on the design parameters of the overall circulation loop, for example the appropriate choice of size, shape and transparency of the flow distributors And may be configured and determined in combination with such selection.
또한, 본 발명은 상기한 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 가스 순환 루프를 포함하는 레이저 장치를 제공한다. The present invention also provides a laser apparatus including a gas circulation loop according to any one of the above embodiments.
본 발명에 따른 순환 루프는, 그것의 특정한 설계로 인해 엑스레이 발생기와 호환될 수 있고 전극측들에서 레이저 방전 튜브들의 양 측면들에 대해 자유로운 접근을 제공하기 때문에, 특히 방전 예비 이온화(discharge pre-ionization)를 위해 엑스레이 발생기를 필요로 하는 고 에너지 레이저 장비에 매우 유용할 수 있다. The circulation loop according to the present invention can be compatible with the x-ray generator due to its particular design and provides a free access to both sides of the laser discharge tubes at the electrode sides, especially because of the discharge pre- ionization ) Can be very useful for high energy laser equipment that requires an x-ray generator.
또한, 구조는 방전을 제어하고 변경하기 위해 레이저 자체의 기본 변수들을 변경하기에 충분히 탄력적이다. In addition, the structure is flexible enough to change the fundamental parameters of the laser itself to control and change the discharge.
본 발명에 따른 가스 순환 루프를 포함하는 레이저 장치는, 예를 들어 펄스 고압 방전 여기 가스 레이저, 예를 들면 엑시머 레이저 또는 TEA(transversely-excited atmospheric) CO2 레이저와 같은 임의의 유형의 레이저 요구 가스 재생기일 수 있다.Laser apparatus comprising a gas circulation loop according to the present invention include, for example, a pulse high-voltage discharge excitation gas laser, for example, an excimer laser or a TEA (transversely-excited atmospheric) any laser required gas regenerator of this type, such as a CO 2 laser Lt; / RTI >
레이저 에너지는 5 줄(Joules) 내지 25 줄의 범위에 있을 수 있다. 이들 에너지를 얻기 위해, 레이저 방전 부피는 전형적으로 10cm(내부 전극들 간격)× 7 내지 10cm(방전 폭)×100 내지 200cm(방전 길이)로 최적화된다. The laser energy may range from 5 joules to 25 joules. In order to obtain these energies, the laser discharge volume is typically optimized to 10 cm (internal electrode spacing) x 7 to 10 cm (discharge width) x 100 to 200 cm (discharge length).
본 발명의 일 실시예에서, 레이저는 0.5 내지 10 J/cm2의 에너지 밀도를 가진 투사 레이저 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser may be configured to produce a projection laser beam having an energy density of 0.5 to 10 J / cm < 2 >.
바람직한 실시예에서, 레이저는 0,5 내지 10 J/cm2의 에너지 밀도를 가진 전형적으로 1 내지 10cm2의 투사 광점을 갖는 60cm2 초과, 80cm2 초과, 바람직하게는 100cm2의 넓은 면적 출력 빔을 생성하도록 구성된 엑시머 레이저일 수 있다. In a preferred embodiment, the laser is greater than 60cm 2 having the projected light spot of typically from 1 to 10cm 2 with an energy density of 0.5 to 10 J / cm 2, 80cm 2 , Preferably greater than 100 cm < 2 >.
Claims (8)
상기 가스 공급관의 직경과 상기 입구 채널들의 직경 간의 비, 및/또는 상기 가스 배기관의 직경과 상기 출구 채널들의 직경 간의 비는 적어도 2인 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프.Wherein the gas discharge tube and / or the gas discharge tube are elongated in the longitudinal direction of the laser discharge tube and are arranged to extend along at least a part of the laser discharge tube, to each of the adjusted lateral gas inlet and outlet, Wherein the inlet flow distributor and / or the outlet flow distributor is connected to the laser discharge tube by an inlet flow distributor and an outlet flow distributor, respectively, each configured for gas circulation for a laser discharge tube comprising a plurality of respective inlet or outlet channels As a loop,
Wherein the ratio between the diameter of the gas supply line and the diameter of the inlet channels and / or the ratio between the diameter of the gas discharge line and the diameter of the outlet channels is at least two.
상기 가스 공급관은 상기 레이저 방전 튜브의 길이방향과 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. The method according to claim 1,
Wherein the gas supply pipe is positioned parallel to the longitudinal direction of the laser discharge tube.
상기 가스 배기관은 상기 레이저 방전 튜브의 길이방향과 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. 3. The method according to claim 1 or 2,
And the gas exhaust pipe is positioned parallel to the longitudinal direction of the laser discharge tube.
상기 입구 흐름 분배기 및/또는 상기 가스 출구 분배기는 다공성 또는 모세관 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein said inlet flow distributor and / or said gas outlet distributor comprises a porous or capillary material.
상기 입구 흐름 분배기는 상기 레이저 방전 튜브의 길이방향으로 연장된 그리드 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the inlet flow distributor comprises a longitudinally extending grid assembly of the laser discharge tube.
상기 그리드 조립체는 횡방향으로 연속하여 위치한 서로 다른 투명도의 다수의 그리드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. 6. The method of claim 5,
Characterized in that the grid assembly comprises a plurality of grids of different transparency located successively in a transverse direction.
상기 레이저 방전 튜브의 길이방향 및 상기 가스 공급관의 길이방향에 의해 정의된 평면에서 블로워가 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관을 연결하는 것을 특징으로 하는 레이저 방전 튜브용 가스 순환 루프. A gas circulation loop according to any one of the preceding claims,
Wherein the blower connects the gas supply pipe and the gas exhaust pipe in a plane defined by the longitudinal direction of the laser discharge tube and the longitudinal direction of the gas supply pipe.
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